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1

CAPITOLO 1

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

1.1 Le energie rinnovabili

Sono dette energie rinnovabili (o anche fonti di energia rinnovabile)

le fonti di energia non soggette ad esaurimento. (D. Coiante, 2004)

La normativa italiana considera fonti di energia rinnovabili il sole, il

vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso

e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti

organici e inorganici1. Per definizione sono esclusi da questa categoria

tutti i combustibili fossili (carbone, gas naturale, petrolio) poiché soggetti

ad esaurimento ed anche l'energia nucleare.

Secondo quanto previsto dalla definizione di energie rinnovabili

potremmo dire che se i combustibili fossili riuscissero a formarsi più

velocemente o almeno alla stessa velocità del loro utilizzo, rientrerebbero

anch’essi tra le fonti rinnovabili, ma dato che la velocità di

fossilizzazione della biomassa richiede periodi di tempo eccessivamente

lunghi, devono per forza di cose essere classificati tra le fonti esauribili.

Il concetto base con cui si affronta il tema delle fonti rinnovabili è

dunque quello di essere disponibili anche nel lungo termine, essere cioè

inesauribili. Questo crea una certa continuità con le generazioni future

che attualmente le fonti non rinnovabili non riescono a garantire, creando

invece uno scompenso tra utilizzo attuale ed utilizzo futuro.

1 DECRETO LEGISLATIVO 16 marzo 1999, n. 79


2

Tale problema vincola la nostra generazione a ricercare un regime

energetico fondato su fonti che garantiscano uno sviluppo sostenibile.

Lo sfruttamento incontrollato di fonti energetiche non rinnovabili

ha, infatti, causato gravi alterazioni climatiche ed inoltre mette in dubbio

un loro impiego anche nel futuro prossimo, costringendo le generazioni

che verranno, e non solo, a dover affrontare una difficoltà a cui

evidentemente non è stata data la dovuta importanza. L’attualità del

problema rende necessaria una strategia chiara e tempestiva in modo da

arginare i danni e superare questo ostacolo senza compromettere la

crescita, la quale è spesso considerata più importante rispetto al problema

ambientale di cui stiamo trattando.

Come sappiamo il legame tra crescita e risorse energetiche è

molto forte, questi due fattori sono strettamente correlati e ciò

rappresenta uno dei principali freni all’attuazione di politiche volte a

tutelare l’ambiente ed a ridurre l’inquinamento, che come si è visto,

hanno inciso notevolmente anche sulle decisioni relative

all’approvazione del protocollo di Kyoto ed alle condizioni restrittive che

questo stabilisce nei confronti dei paesi aderenti.

Tornando alle fonti di energia rinnovabile, è noto che molte di

esse derivano dai flussi di radiazioni solari in arrivo nell’atmosfera.

Difatti la radiazione solare ha origine dal consumo di combustibile

nucleare nel sole e, poiché questa risorsa è estremamente grande, a tutti i

fini pratici possiamo considerare la fonte solare come inesauribile. (D.

Coiante, 2004)

CAPITOLO 1

3

Fig. 1.1 – Rappresentazione schematica del flusso dell’energia solare e

delle sue trasformazioni nelle diverse fonti rinnovabili.

Fonte: D. Coiante, Le nuove fonti di energia rinnovabile, 2004, p. 67

Dobbiamo ricordare inoltre che vi sono fonti di energia alternativa

non derivanti dal sole né direttamente né indirettamente, e sono la

geotermia che sfrutta il calore interno della terra e la produzione di

biogas da rifiuti solidi.

La quantità assoluta di energia che giunge dal sole sulla terra è

elevatissima. La terra assorbe 1 miliardo di kWh all’anno di energia

ATMOSFERA TERRESTRE

VENTO RADIAZIONE TRASMESSA

PIOGGIA

Energia eolica

Energia termica e

termoelettrica

Energia fotovoltaica

Energia da biomasse

Energia idraulica e

idroelettrica

SUOLO

RADIAZIONE SOLARE


4

solare, cioè circa 90 milioni di Mtep. Confrontando l’apporto energetico

fornito dal sole con il fabbisogno odierno dell’umanità, che è di circa

10.000 volte inferiore, è chiaro come l’uomo sfrutti attualmente solo una

piccolissima parte di tale energia. (D. Coiante, 2004)

Secondo questi dati possiamo affermare quindi che le fonti rinnovabili

rappresentano attualmente l’unica opzione reale e praticabile per

aggredire il problema della CO2, garantendo una risposta sicura

all’accumulo di questa sostanza nell’atmosfera. (P. Menna, 2003)

Ciò nonostante dobbiamo ricordare che non tutta l’energia solare che

arriva sulla terra è direttamente fruibile.

L’effettiva disponibilità di energia solare la possiamo misurare, in quanto

essa è proporzionale alla superficie terrestre. Le terre emerse, rispetto

alla superficie totale, costituiscono il 29,2% ed ammontano a ben 149

milioni di Km2, dei quali solo 90 milioni sono considerati abitabili.

Mediamente l’irraggiamento solare è di circa 1500 kWh/m2 all’anno2,

dato caratteristico delle terre abitabili che indica come l’energia solare

effettivamente disponibile al suolo per gli esseri viventi è pari a 11,6*106

Mtep/anno, cioè, circa 1.200 volte più grande del fabbisogno attuale di

energia mondiale. (D. Coiante, 2004)

La quantità di energia solare che arriva sulla terra è comunque

enorme, ma ha il difetto di essere poco concentrata, nel senso che è

necessario raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità

significative, ed inoltre è piuttosto difficile da convertire in energia

comodamente fruibile con efficienze tollerabili. Per il suo sfruttamento

occorrono in genere impianti di costo elevato che rendono l'energia

solare notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di generazione

dell'energia.

2 I calcoli sono effettuati dall’ENEA, ed il valore medio indica l’irraggiamento solare nelle regioni climatiche temperate.

CAPITOLO 1

5

Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l'uso

dell'energia solare appartengono ad un settore della ricerca molto attivo

ma che, per adesso, non ha avuto effetti rivoluzionari in grado di

permettere la completa sostituzione delle energie convenzionali o

quantomeno una loro significativa riduzione. Negli ultimi decenni si è

comunque giunti a risultati accettabili, considerando il fatto che la ricerca

è riuscita in pochi anni a raggiungere livelli di innovazione molto

interessanti, lasciando presagire nuove importanti scoperte che

potrebbero rendere le energie rinnovabili economicamente convenienti

anche in un futuro relativamente prossimo.

Passiamo adesso ad analizzare più nel dettaglio le principali fonti di

energie rinnovabili che risulteranno fondamentali per l’analisi che

andremo a compiere nei successivi capitoli, dove cercheremo di

individuare tra le fonti alternative quella che consente di ottenere oltre ai

maggiori benefici ambientali, anche i maggiori benefici economici, così

da risultare la più conveniente da implementare, e dunque quella su cui

investire, da parte di un soggetto economico. Lo scopo di questo lavoro è

appunto quello di riuscire a stabilire la fonte di energia rinnovabile che,

una volta valutate tutte le variabili, riesce attualmente a garantire la più

alta redditività in termini di ritorno di investimento.

1.2 Le principali fonti di energie rinnovabili

L’analisi che segue è specificatamente orientata a descrivere le fonti

di energie rinnovabili che sono più utili al nostro percorso, senza andare

a considerare altre fonti, che sono comunque molto importanti, ma che

risultano avere una significatività marginale rispetto allo scopo di questo

lavoro, il quale è orientato essenzialmente a valutazioni di carattere

imprenditoriale e più nel dettaglio ad esaminare il segmento della piccola


6

e media impresa, portando a trascurare quelle fonti che necessitano di

ingenti investimenti iniziali. Viene pertanto escluso l’idrogeno, le maree,

il moto ondoso ed inoltre la termovalorizzazione.

Si è preso in esame le “fonti di energia rinnovabile” che possono dunque

interessare più da vicino la realtà in cui viviamo, e che sono:

1. ENERGIA SOLARE, energia termica o elettrica prodotta sfruttando

l’energia irraggiata dal sole;

2. ENERGIA EOLICA, energia elettrica (o meccanica) derivante dalla

conversione dell’energia cinetica del vento;

3. ENERGIA DA BIOMASSE, calore e/o elettricità derivante dalla

trasformazione delle piante e dei prodotti agricoli;

4. ENERGIA IDROELETTRICA, energia cinetica dell’acqua

trasformata in energia meccanica;

5. ENERGIA GEOTERMICA, sfruttata per la produzione di energia

elettrica, proveniente dalla struttura terrestre.

La descrizione di ciascuna tipologia di Fer3, termine a cui ricorreremo

spesso per parlare di fonti di energie rinnovabili, è sicuramente un

metodo scolastico di introdurre l’argomento di cui andremo a trattare, ma

anche un’opportunità per riuscire a capire brevemente cosa sono, da dove

provengono e come sono riuscite a svilupparsi nel tempo fino a

raggiungere il ruolo di principale alternativa alle cosiddette energie

convenzionali, cioè i combustibili fossili.

3 Acronimo di fonti di energia rinnovabili.

CAPITOLO 1

7

1.2.1 ENERGIA SOLARE

L’energia solare è una fonte di energia, di natura termica o elettrica, che

viene prodotta mediante lo sfruttamento diretto dell’energia sprigionata

dal sole verso la terra. (G. Santoprete, 1988)

L’energia solare di cui stiamo trattando è quella che proviene

direttamente dal sole; come si è visto, infatti, le energie rinnovabili

derivano in misura prevalente dal sole sia direttamente che

indirettamente. Ci occuperemo delle energie che derivano in modo

indiretto dal sole nei prossimi paragrafi.

Il sole è in grado di trasmettere sulla terra, mediante irradiazione, circa

1367 watt per metro quadrato ogni secondo. Tenendo conto del fatto che

la terra è una sfera e che oltretutto ruota, l’irraggiamento solare sulla

superficie terrestre è, alle latitudini europee, di circa 200 watt/ m².

(www.wikipedia.it)

Grafico 1.2 – Mappa solare

Fonte: http://www.ez2c.de/ml/solar_land_area


8

L’energia solare è la fonte di energia più diffusa sulla terra, essa è

rinnovabile, inesauribile, gratuita ed è presente in quantità

abbondantemente superiore rispetto al fabbisogno energetico mondiale

attuale. A livello mondiale, infatti, lo sfruttamento della fonte solare è

ancora modesto se confrontato con il consumo energetico dell’uomo,

infatti oggi utilizziamo solo una ridottissima parte dell’enorme quantità

di energia che ci perviene dal sole e il cammino da percorrere è ancora

lungo per ottenere il massimo rendimento di questa fonte.

Lo sfruttamento del’energia derivante dal sole ha caratterizzato la vita

economica e sociale di tutte le civiltà di ogni tempo. L’energia solare, sia

nella forma diretta che indiretta, cioè delle biomasse, del vento e

dell’acqua che scende a valle, è stata la sola a sostenere lo sviluppo delle

società umane. (J. Perlin, 2000)

L’uomo ha da sempre riposto nel sole speranze, bisogni di sicurezza e

prosperità usando la sua energia come fonte di calore e di luce.

Fin dall’antichità, infatti, si possono individuare tecniche per l’uso

dell’energia solare. Solo negli ultimi 50 anni, però, queste tecniche

hanno assunto un’importanza tecnologica tale da consentire uno

sfruttamento moderno ed interessante dal punto di vista della quantità di

energia ricavabile e disponibile per gli esseri umani. Questo sviluppo ha

permesso una rapida diffusione e un’applicazione su larga scala di tali

tecnologie che hanno portato a modificare radicalmente il modo di vivere

e di lavorare. (J. Perlin, 2000)

Queste nuove tecnologie vanno ad implementare le caratteristiche sovra

citate possedute dall’energia solare, rendendo tale fonte la principale

protagonista nel processo di sostituzione delle fonti esauribili ed

inquinanti.

Come sappiamo è sicuramente prioritario porre rimedio al

pericoloso inquinamento del pianeta, occorre a tal fine ridurre le

CAPITOLO 1

9

emissioni inquinanti e orientare i consumi energetici verso un modello di

sviluppo sostenibile, che avvantaggi le fonti rinnovabili ed in particolare

lo sfruttamento dell’energia solare.

Le difficoltà energetiche e soprattutto ambientali necessitano di un

cambiamento radicale nel modo di produrre e utilizzare le merci. È ormai

evidente che se l’uomo vuole continuare a sostenere lo sviluppo

economico ed il progresso deve, direttamente o indirettamente, orientare

il suo impegno sullo sfruttamento della fonte di energia solare,

impegnandosi ad adottare su larga scala le tecnologie esistenti e

ricercarne altre maggiormente efficienti per lo sfruttamento. (G.

Santoprete, 1988)

Ciò nonostante vi sono alcune problematiche che presenta

l’energia solare e che hanno fino ad ora influenzato negativamente

questo processo di avvicendamento con le fonti convenzionali. Sulla

terra la disponibilità della fonte solare mostra variazioni giornaliere e

stagionali che ci sono molto familiari; tale disponibilità, inoltre, è

influenzata in modo significativo dalle condizioni meteorologiche. (P.

Menna, 2003)

Queste complessità creano dei limiti all’utilizzo dell’energia solare come

alternativa ai combustibili fossili, infatti essa non può, quantomeno

attualmente, sostituire quella prodotta con i combustibili fossili, ma può

solo integrare efficacemente il fabbisogno energetico4.

Detto questo vediamo come si identificano le fonti dirette di

energia solare. Le tecnologie per lo sfruttamento diretto dell’energia

solare si distinguono essenzialmente in “passive” e in “attive”. I sistemi

solari passivi sfruttano spontaneamente l’energia termica derivante dal

sole, senza alcun apparecchio speciale. Questa tipologia di sfruttamento

si basa in particolare sulle caratteristiche possedute da un edificio, come i 4 Rimandiamo al prossimo capitolo l’analisi approfondita delle problematiche di sfruttamento a

fini energetici della fonte solare.


10

muri, l’utilizzo di materiali che ottimizzano tale uso (come ad esempio il

vetro), la forma architettonica e l’esposizione. I sistemi attivi invece

ricorrono all’impiego di opportuni impianti per ottenere in maniera

forzata i trasferimenti di energia. (G. Santoprete, 1988)

Le due principali tecnologie “attive” che sfruttano l’energia irradiata dal

sole per produrre energia sono:

- SOLARE TERMICO, ottenuta dalla conversione termica della

radiazione solare

- SOLARE FOTOVOLTAICO, derivata dalla conversione diretta

della radiazione solare in elettricità

Lo sfruttamento dell’energia solare è evidentemente più interessante

per quei paesi che sono maggiormente esposti alla luce solare. La fascia

equatoriale in primis, ma anche le zone temperate, rappresentano la

collocazione ideale per massimizzare la produzione di energia termica ed

elettrica. Come abbiamo visto anche dalla “mappa solare” (grafico 1.2),

l’esposizione ai raggi solari consente ai paesi maggiormente esposti di

poter beneficiare in maggior misura di questa fonte.

Ciò non va però di pari passo con la diffusione degli impianti (termici e

fotovoltaici). In Europa, i paesi che si affacciano sul mediterraneo sono

quelli che riescono meglio di altri a raggiungere temperature più alte ed a

godere di più delle radiazioni solari, nonostante questo lo sfruttamento

dell’energia solare per il calore è superiore nei paesi del Nord-Europa,

con la Germania in testa, seguita dall’Austria, e solamente al terzo posto

troviamo un paese appartenente all’Europa Mediterranea, e cioè la

Grecia.

CAPITOLO 1

11

Per quanto riguarda invece il fotovoltaico la situazione cambia, anche se

al primo posto come potenza installata al 2006 troviamo ancora la

Germania, seguita da Spagna e Italia5.

� SOLARE TERMICO

Il grado di diffusione del solare termico, relativamente al 2006, è stato

maggiore rispetto alle previsioni. In Italia si sono raggiunte quote di

installazioni vicine a quelle di Francia e Spagna. Risultano installati al

2006 circa 130 MWth6, con un volume di circa 186.000 metri quadrati di

collettori. L’Italia rappresenta comunque il quinto paese a livello europeo

per potenza installata, preceduto dalla Germania, che detiene una potenza

installata di 5,6 GWth, pari a circa il 50% del totale; dall’Austria con il

10%, dalla Grecia con l’8%, Francia il 7%, e appaiata alla Spagna al 6%.

Fig. 1.3 - Contributi al mercato europeo del solare termico nel 2006

DE

50%

AT

10%

GR

8%

FR

7%

IT

6%

ES

6%

CY

2%

UK

2%

CH

2%

Others

7%

EU27 plus Switzerland, market in 2006

DE

AT

GR

FR

IT

ES

CY

UK

CH

Others

Fonte: Rielaborazione da ESTIF - European Solar Termal Industry Federation

5 Dati Observ’ER, osservatorio delle energie rinnovabili.

6 Megawatt termici.


12

A livello mondiale è la Cina il principale attore in riferimento alla

capacità installata, con ben 67,7 GWth. L’Europa detiene il 12,8% del

totale, seguita da Turchia 6,3% e Giappone 4,5%; mentre gli altri paesi,

tra cui gli USA, ne possiedono una quota piuttosto marginale rispetto a

quelli appena citati.

Grafico 1.4 – Capacità installata a livello mondiale al 2006

Fonte: Renewables 2007 Global Status Report

Anche in riferimento alle nuove installazioni, relative al 2006, la Cina ha

ancora una forza maggiore nei confronti di tutti gli altri paesi, i quali

mantengono pressoché inalterata la loro capacità aggiuntiva. Questa nel

2006 è stata di circa 18 GWth, di cui soltanto la Cina ne ha installati ben

13,5 GWth.

SOLARE TERMICO – Capacità installata a livello mondiale al 2006

CAPITOLO 1

13

Grafico 1.5 – Capacità aggiuntiva installata al 2006

Fonte: Renewables 2007 Global Status Report

In Europa le previsioni dell’ESTIF prevedono per il 2007 una lieve

flessione riguardo alle nuove installazioni, soprattutto a causa della

diminuzione di nuove installazioni nel principale mercato europeo, la

Germania, la quale per diversi fattori, come la riduzione dei fondi

incentivanti e la diminuzione di costruzioni edilizie dopo il boom post-

riunificazione, ha avuto un declino, anche se si prevede per il 2008 una

ripresa del mercato in virtù di una nuova crescita di incentivi al solare

termico. Sono in crescita, invece, gli altri paesi europei, in particolare

Spagna, Francia e Italia, ed anche per il 2008 si prevede un consistente

contributo all’aumento di capacità installata.

� SOLARE FOTOVOLTAICO

Riguardo al FV possiamo notare come a livello mondiale vi sia stato un

incremento di capienza pari a 1,5 GW durante il 2006, un aumento del

SOLARE TERMICO – Capacità aggiuntiva installata nel 2006


14

15% rispetto all’anno precedente, che ha portato il totale installato a 5,7

GW7.

Il paese più attivo è la Germania, seguita dal Giappone e USA. Sono

infatti questi tre paesi ad aver apportato il maggior contributo

all’incremento di potenza installata.

Grafico 1.6 – Capacità fotovoltaica installata a fine 2006

AUS

1,2%AUT

0,4%

CAN

0,4%CHE

0,5%DNK

0,1%

DEU

50,3%

ESP

2,1%

FRA

0,8%

GBR

0,2%

ISR

0,0%

ITA

0,9%

JPN

30,0%

KOR

0,6%

MEX

0,3%

NLD

0,9%

NOR

0,1%

SWE

0,1%US

11,0%

Capacità FV installata a fine 2006

AUS

AUT

CAN

CHE

DNK

DEU

ESP

FRA

GBR

ISR

ITA

JPN

KOR

MEX

NLD

NOR

SWE

US

Fonte: Rielaborazione da http://www.iea-pvps.org

I tre paesi principali (Germania, Giappone e U.S.A.) rappresentano più

del 90% della capienza FV installata in tutto il mondo.

A livello europeo la Germania raggiunge da sola il 90% della

potenza installata, mentre in Italia alla fine del 2006 si è ottenuto un

7 Dati IEA: International Energy Agency.

CAPITOLO 1

15

incremento annuale di 12,5 MW, che porta il paese ad una potenza

installata pari a 50 MW.

Grafico 1.7 – Capacità fotovoltaica installata in Europa, 2006

Fonte: EurObserv'ER 2007

I dati più aggiornati forniti dal GSE mostrano in Italia un ulteriore

incremento di installazione che porta nel 2008 ad avere 83 MW, con un

incremento notevole rispetto agli anni precedenti. Sicuramente sono stati

fatti enormi passi avanti negli ultimi anni, anche se per essere

considerato “il paese del sole” si trova ancora molto indietro rispetto ad

altri che pur avendo una localizzazione sfavorevole, per quanto riguarda

l’esposizione al sole, hanno puntato con maggior decisione sul

fotovoltaico.

1.2.2 ENERGIA EOLICA

L’energia eolica è il prodotto della conversione dell’energia

cinetica del vento in energia meccanica e quindi in energia elettrica. La

Capacità FV installata in Europa, 2006


16

fonte eolica ha origine dal riscaldamento disomogeneo della superficie

terrestre da parte del sole, dalla irregolarità della superficie della terra e

dalla sua rotazione. Per effetto dell’inclinazione dell’asse terrestre si

creano aree della superficie terrestre irraggiate in modo irregolare che

generano grandi masse d’aria in movimento. Il movimento di queste

masse d’aria provoca un gigantesco motore meteorologico globale, il

quale è dovuto essenzialmente alla differenza di irraggiamento sulla

superficie terrestre, che dà origine nelle zone più irraggiate a masse di

aria calda, mentre in quelle meno irraggiate a masse di aria fredda. Le

zone più irraggiate sono evidentemente quelle più vicine all’equatore,

mentre le più fredde sono quelle in corrispondenza dei poli.

I venti sono generati dal trasferimento delle masse d’aria dall’equatore ai

poli e viceversa, da cui hanno origine le principali tipologie di correnti.

(L. Pirazzi, 2004)

L’uomo ha impiegato la sua forza sin dall’antichità. La spinta

dell’aria in rapido movimento è stata sfruttata per navigare, per muovere

le pale dei mulini utilizzati con lo scopo di macinare i cereali, per

spremere olive e per pompare l’acqua. Quindi la tecnologia eolica è

molto antica, ma solo da pochi decenni l’energia eolica viene impiegata

per produrre elettricità. In Europa si diffuse principalmente nei paesi più

ventosi del Nord, soprattutto in Olanda, mentre nei paesi mediterranei si

diffuse in modo omogeneo, ma assunse un’importanza marginale. (D.

Coiante, 2004)

Lo sviluppo e la diffusione dell’energia eolica, come in generale

delle altre Fer, è dovuto principalmente alla crisi petrolifera del 1979 e,

in anni più recenti, alla situazione climatica globale. In questo contesto

l’eolico, attraverso i moderni mulini a vento (aerogeneratori), assume un

ruolo di primo piano nel sostituire le fonti convenzionali basate sui

combustibili fossili, principale causa dell’inquinamento atmosferico e del

CAPITOLO 1

17

crack del 79, e nel soddisfare il fabbisogno mondiale di elettricità. Lo

sviluppo più grande per quanto riguarda i moderni aerogeneratori si è

avuto proprio intorno agli anni ’80, dove le nuove conoscenze

aerodinamiche sviluppate nel settore aeronautico sono state

implementate ed adattate per la progettazione e lo sviluppo dei nuovi

profili alari delle pale che contraddistinguono, in termini di efficienza, i

moderni impianti eolici. (D. Coiante, 2004)

I moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori8, il cui

principio di funzionamento è lo stesso dei mulini a vento: il vento che

spinge le pale. Ma nel caso degli aerogeneratori il movimento di

rotazione delle pale viene trasmesso ad un generatore che produce

elettricità.

A decorrere dagli anni ottanta, le dimensioni degli aerogeneratori e la

loro potenza e affidabilità hanno avuto una crescita continua, mentre la

loro diffusione è aumentata con un andamento pressoché esponenziale:

l’Europa, soprattutto in virtù del contributo di Danimarca, Germania e

Spagna, è in posizione dominante, sia in termini di mercato che di

sviluppo tecnologico.

La potenza eolica connessa alla rete elettrica nel mondo ha già

superato i 94.000 MW, facendo evitare annualmente l’emissione di 122

milioni di tonnellate di CO2, con una crescita del 30% rispetto al 2006,

corrispondente a un investimento di oltre 70 miliardi di euro e ad una

produzione di oltre 150 TWh9. Oggi il giro d’affari del mercato

mondiale annuale dell’eolico è stimato in 25 miliardi di euro.

(www.ansa.it)

8 Sistema costituito dall’accoppiamento di un motore eolico con un generatore elettrico. Il primo converte l’energia del vento nell’energia meccanica di un asse rotante; il secondo converte l’energia meccanica in energia elettrica. 9 Il terawattora (simbolo TWh) è un multiplo del wattora (Wh) ed equivale a 1.000.000.000.000 Wh (1012 Wh).


18

Tavola 1.8 - Totale capacità installata al 2007 (MW)

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

7.4759.663

13.696

18.039

24.320

31.164

39.290

47.693

59.055

74.153

93.849

Fonte: Rielaborazione da WWEA – World Wind Energy Association

Gli Stati Uniti hanno avuto nel 2007 una crescita impressionante,

circa 5,2 Gw di nuova potenza installata, il doppio del 2006, con un

investimento pari a 6 miliardi di dollari. Con 16,8 GW eolici di potenza

totale, si prevede che gli Stati Uniti possano superare già nel 2009 la

Germania, oggi il principale mercato nazionale. Seguono in graduatoria

la Spagna (3,5 Gw) e la Cina (3,4 Gw) che ha avuto un incremento del

156% in un anno.

L’Europa resta, comunque, leader del mercato eolico mondiale con oltre

57 Gw a fine 2007 (61% del totale), di cui poco più di 1 GW sono

offshore. (www.iea.org)

CAPITOLO 1

19

Tavola 1.9 - Capacità installata al 2007 e il suo incremento

Fonte: WWEA – World Wind Energy Association

La crescita nel vecchio continente è stata di 8,5 GW, cioè il 17% in più

rispetto al 2006. Anche l’Italia ha beneficiato di questo trend positivo

raggiungendo oltre 600 MW di nuove installazioni, con una crescita del

28,7% rispetto all’anno precedente. (www.qualenergia.it)

La potenza eolica presente in Europa eviterà circa 90 milioni di

tonnellate di CO2 l'anno e produrrà 119 TWh in un anno di vento medio,

pari al 3,7% della domanda elettrica europea. Nel 2000 meno dello 0,9%

della domanda elettrica europea veniva soddisfatta dall’energia del

vento.

Il raggiungimento di questi risultati è dovuto primariamente alla notevole

affidabilità degli aerogeneratori e ai bassi costi con cui si è riusciti a

produrre energia elettrica, i quali si sono ridotti di un ordine di grandezza

negli ultimi venticinque anni e si apprestano a raggiungere la

competitività con quello delle fonti tradizionali. Dopo l’idroelettrico


20

tradizionale, infatti, l’eolico è la seconda fonte rinnovabile che è riuscita

a conseguire la competitività del costo di produzione del kWh nei siti

con adeguate caratteristiche anemometriche10. (L. Pirazzi, 2004)

Da questo punto di vista, si trovano molto avvantaggiate le regioni

ventose del Nord Europa, le quali sono anche le più attive

nell’installazione di impianti eolici.

In Italia lo sfruttamento economico è limitato essenzialmente alle regioni

del sud Italia, in particolare Campania, Puglia, Abruzzo, Molise,

Calabria, Sicilia e Sardegna, mentre al nord le zone maggiormente

sfruttabili sono quelle montuose, lungo i crinali e gli altopiani

dell’Appennino.

10 Siti in cui la forza del vento raggiunge una forza considerata accettabile.

CAPITOLO 1

21

Figura 1.10 – Mappa indicativa della velocità media annua del vento a 50 m s.l.t.

Fonte: Atlante eolico prodotto dalla Ricerca di sistema. www.ricercadisistema.it


22

È soprattutto al sud che sono diffuse le wind farms11, la

“coltivazione” di queste zone è infatti già attiva e la crescita cumulata

della potenza installata è di tipo esponenziale.

La diffusione delle “fattorie del vento”, non solo in Italia, ma a

livello mondiale, porta con se notevoli benefici in quanto la produzione

di elettricità pulita provoca una riduzione di emissioni di carbonio e,

quindi, il rispetto del Protocollo di Kyoto. Ma mentre da questo punto di

vista le wind farms sono considerate in maniera positiva, dal lato

opposto, la loro eccessiva proliferazione nelle zone di pregio

paesaggistico sta producendo un’accesa contestazione da parte dei

cittadini riuniti in comitati12 e in alcune associazioni ambientaliste e

istituzioni culturali, soprattutto in quelle zone che possiedono innegabili

pregi ambientali.

L’inadeguatezza della normativa esistente per l’insediamento delle

centrali eoliche contribuisce ulteriormente ad alimentare l’atmosfera di

contrapposizione, anche se le disposizioni in materia stanno cercando,

dove applicate, di ridurre la discrezionalità e quindi gli impatti

ambientali.

La strategia adottata da alcuni paesi, primi fra tutti Germania e

Danimarca, è stata quella di ricorrere ad impianti di dimensioni sempre

più elevate al fine di superare gli ostacoli relativi all’individuazione di

nuovi siti ed all’ottenimento delle concessioni da parte dei vari governi,

tra cui quello italiano, visto il suo enorme patrimonio culturale.

Per il futuro prossimo si prevede un ruolo ancora di primo piano

per questa fonte di energia, grazie in particolare alla sua competitività del

costo di produzione del kWh, che come abbiamo detto lo rende

economicamente molto interessante anche se, viste le considerazioni

11 Insieme di aerogeneratori collegati insieme formano le wind-farm, “fattorie del vento”, che sono delle vere e proprie centrali elettriche. 12 In Toscana è molto attivo il Comitato nazionale del paesaggio.

CAPITOLO 1

23

fatte in precedenza e che vedremo più approfonditamente nel prossimo

capitolo, con qualche ostacolo al suo sviluppo rappresentato in

particolare da tutti coloro che spesso, mediante comitati ed

organizzazioni, si oppongono ad una diffusione ritenuta “incontrollata”

delle cosiddette wind farms.

Il potenziale dell’eolico è impressionante, a seconda degli studi varia dai

20.000 ai 50.000 TWh, nettamente superiore rispetto al fabbisogno

elettrico nazionale (circa 300 TWh) e superiore addirittura di quello

mondiale (15.000 TWh). (Pietro Menna, 2003)

A ciò si aggiunge un’altra possibilità di applicazione,

rappresentata dal c.d. eolico off-shore, impianti fuori costa.

Figura 1.11 – Parco eolico off-shore

Fonte: International Solar Energy Society – www.isesitalia.it

L’eolico in mare offre notevoli vantaggi, e molti paesi europei

stanno puntando fortemente su questa nuova opportunità di utilizzo della

fonte eolica. Molto attivi sono la Germania, che si doterà di circa 1.400

MW, il Regno Unito 900 MW, la Danimarca 300 MW e l’Irlanda 450


24

MW. In Italia la situazione è ancora di stallo, anche se qualcosa si sta

muovendo negli ultimi tempi. Si valuta che in Europa si avrà un

incremento complessivo della potenza eolica off-shore di circa 4.000

MW nel 2008. (P. Menna, 2003)

L’energia eolica è inoltre sfruttabile anche in impianti remoti13,

questo consente di aumentare le opportunità di impiego, andando a

servire alcune zone che, per conformazione geografica, sono

difficilmente raggiungibili dalla rete elettrica, come ad esempio alcune

isole, ma che godono di una forza del vento notevole e quindi

particolarmente indicate per sfruttare questa tipologia di fonte energetica.

Questa modalità applicativa può essere particolarmente indicata anche

per i paesi in via di sviluppo, in modo consentirgli un accesso economico

all’energia elettrica. In tal caso, sono però necessari sistemi di accumulo

dell’energia che presentano ancora oggi costi molto elevati e notevoli

problemi di efficienza. Resta comunque il fatto che riuscire ad ottenere

ulteriori miglioramenti, in particolare relativi alla riduzione del costo di

produzione del kWh, può rappresentare una valida soluzione per i paesi

in via di sviluppo al problema della fornitura di energia elettrica in

determinate area in cui ancora non è presente. (P. Menna, 2003)

1.2.3 ENERGIA DA BIOMASSE

La biomassa rappresenta tutto ciò che ha matrice organica. Con

questo termine si intende qualunque tipo di sostanza organica derivata

direttamente o indirettamente dall’attività foto sintetica delle piante. La

biomassa è la forma più sofisticata di accumulo dell’energia solare.

Tale accumulo è realizzato mediante il processo di fotosintesi, nel quale

le piante, durante la loro crescita, convertono l’energia derivante dal sole

13 In regioni non servite dalle reti elettriche.

CAPITOLO 1

25

in materia organica. Come sappiano la fotosintesi clorofilliana è alla base

della vita sul nostro pianeta, questa permette alle piante di produrre

biomasse dalla combinazione tra acqua, anidride carbonica14 e sostanze

nutritive. (L. Rubini, C. Cacace, 2004)

Il processo fotosintetico ha dunque come risultato finale la

trasformazione di energia luminosa in energia chimica, che si realizza

grazie alla clorofilla, la quale attraverso la radiazione del sole assorbe

fotoni e fornisce energia chimica nei prodotti finali.

La funzione delle piante è indubbiamente vitale, queste producono

ossigeno, che viene liberato come prodotto di scarto, ed eliminano parte

dell’anidride carbonica dall’atmosfera. Ciò le porta ad avere un elevato

valore ambientale visto che la CO2 è la principale causa dell’effetto serra.

Inoltre il contributo che apportano le biomasse all’effetto serra per la

produzione di energia è estremamente ridotto, in quanto la CO2 emessa

nei processi di conversione è pari a quella assorbita durante la crescita

delle piante.

14 Spesso indicata come CO2


26

Fig. 1.12 - Emissioni di carbonio da biomasse

Fonte: www.itabia.it

CAPITOLO 1

27

A differenza di quanto avviene, invece, nel processo di produzione di

energia da fonti fossili, le quali apportano un contributo notevole alle

emissioni di gas ad effetto serra.

Fig. 1.13 - Emissioni di carbonio da fonti tradizionali.

Fonte: www.itabia.it


28

Sono indicate, in generale, come biomasse:

- tutti i prodotti delle coltivazioni agricole e della forestazione;

- i residui delle lavorazioni agricole e gli scarti dell’industria

alimentare;

- le alghe;

- tutti i prodotti organici derivanti dall’attività biologica animale;

- componente organica dei rifiuti solidi urbani.

Alcune di queste fonti, come la legna, non necessitano di subire

lavorazioni particolari, altre, come ad esempio gli scarti vegetali o i

rifiuti solidi urbani devono subire processi di trasformazione quali: la

digestione anaerobica, fermentazione alcolica, etc. (P. Menna, 2003)

È interessante fare una prima distinzione in seno alle biomasse, quella

tra:

- biomassa vegetale, rappresenta la biomassa che deriva

direttamente dall’attività di fotosintesi clorofilliana, in quanto,

insieme all’ossigeno, è il risultato di detta attività svolta dalle

piante;

- biomassa animale, rappresenta invece la biomassa derivata

indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana, in quanto è quella

parte di biomassa che, attraverso le catene alimentari degli

animali, passa dal mondo vegetale a quello animale.

(www.energialab.it)

In base alla loro origine, possiamo suddividere le biomasse vegetali in

quattro categorie:

- residui forestali e dell’industria del legno, derivano dagli

interventi di manutenzione dei boschi, dalla lavorazione del legno

e dalle segherie;

- sottoprodotti agricoli, sono paglie, stocchi, sarmenti di vite,

ramaglie di potatura, etc.;

CAPITOLO 1

29

- residui agroindustriali, sono costituiti da sanse, vinacce, lolla di

riso ed altri prodotti provenienti dall’industria alimentare (riserie,

distillerie, oleifici);

- colture energetiche, sono finalizzate alla produzione di biomasse

(erbacee e legnose) per lo sfruttamento energetico o per la

realizzazione di biocombustibili. Le specie più interessanti sono:

girasole, colza, canna da zucchero, sorgo, pioppo, acacia ed

eucalipto.

Le biomasse di origine animali, invece, fanno riferimento principalmente

alle deiezioni prodotte principalmente da suini, bovini e pollame per la

loro successiva conversione e trasformazione in prodotti utilizzabili in

campo energetico. La presenza di biomasse animali sulla terra è

marginale rispetto alle vegetali, infatti solo il 10% circa è di origine

animale. (www.energialab.it)

Tra le energie rinnovabili, la biomassa è l’unica che può essere

convertita in combustibili solidi, liquidi o gassosi. Gli impieghi della

biomassa a fini energetici possono essere sintetizzati in:

• produzione di energia termica ed elettrica;

• produzione di combustibili liquidi e gassosi.

Questo le consente di essere un vettore di energia utilizzabile in

numerose applicazioni, quali ad esempio, fornire energia e calore per le

abitazioni e edifici pubblici, fornire energia al settore agricolo e

industriale, produrre biocarburanti liquidi destinati al settore dei

trasporti15. (D. Coiante, 2004)

Come possiamo vedere il loro utilizzo è dunque “universale”, si possono

cioè applicare a diversi settori, offrendo una valida soluzione per fare

fronte a molte delle attuali richieste energetiche. L’uomo, infatti, utilizza

15 Rappresentano, attualmente, l’unica fonte rinnovabile in grado di sostituire direttamente benzina e gasolio.


30

l’energia in forma termica, elettrica e meccanica. Questa fonte energetica

è in grado di fornirle tutte e tre assolvendo a tutti gli impieghi possibili

da cui ne può derivare il loro utilizzo. (L. Rubini, C. Cacace, 2004)

Per comprendere meglio questa fonte di energia è utile effettuare

un’ulteriore classificazione, più riassuntiva e schematica rispetto alle

precedenti, proprio in base alle tipologie di utilizzo:

- Legno, residui legnosi e residui vegetali, rappresentati dai prodotti

agricoli e forestali oppure da coltivazioni specifiche. Le prime

derivano dalle lavorazioni delle segherie, dalla trasformazione del

prodotto legno e dagli interventi di manutenzione del bosco, e

sono impiegati come combustibile, come ad esempio nelle centrali

per la produzione di energia elettrica in sostituzione dei

combustibili fossili inquinanti. I residui vegetali sono

rappresentati principalmente da sanse, vinacce, lolla di riso,

noccioli di oliva ed altri materiali provenienti dall’industria

alimentare, la quale è spesso la principale utilizzatrice di tale fonte

energetica;

- Biocombustibili, ricavati da biomassa solida, le specie più

interessanti sono girasole, colza, canna da zucchero, sorgo,

pioppo, acacia ed eucalipto. I combustibili liquidi possono essere

impiegati per usi differenti, come ad esempio combustibile per il

riscaldamento o bio-carburante negli autoveicoli (biodiesel e

bioetanolo);

- Biogas, scaturiscono dalla fermentazione di residui di alcune

lavorazioni dell’industria agro-alimentare e da rifiuti organici in

discarica controllata. I combustibili gassosi possono essere usati

come carburante, combustibile per il riscaldamento e per la

produzione di energia elettrica. (P. Menna, 2003)

CAPITOLO 1

31

Vista l’attualità del problema “rifiuti ” può essere opportuno soffermarsi

brevemente sulla possibilità di ricavare energia dalla combustione dei

rifiuti organici, che rientrano tra i materiali che compongono la

biomassa. Il biogas da rifiuti organici in discarica controllata ha un

valore molto alto, nonostante si tratti di rifiuti.

Innanzitutto i rifiuti non sono tutti uguali, vi sono i rifiuti “speciali”

(proveniente dalle attività produttive), i rifiuti “verdi” (in cui la sostanza

vegetale è superiore al 50% in peso), i rifiuti inerti (vetro, materiali

ceramici e rocce) ed i rifiuti solidi urbani (detti anche Rsu, che derivano

da materia organica). I Rsu, attraverso un processo di fermentazione

anaerobica (cioè in assenza di ossigeno) o digestione generano biogas,

come abbiamo detto in precedenza possono essere utilizzati come

carburante, combustibile per il riscaldamento e per la produzione di

energia elettrica. (Giancarlo Santoprete, 1988)

La possibilità di utilizzare i Rsu come fonte di energia consente al tempo

stesso di risolvere due problemi, riuscire a smaltirli ed inoltre produrre

energia. Naturalmente i Rsu, pur essendo considerati una fonte

rinnovabile, non hanno certo le stesse caratteristiche delle fonti di

energia “pulita”, ma purtroppo, vista l’enorme quantità di rifiuti, può

essere opportuno utilizzarli al fine di ottenere energia anziché bruciarli, o

peggio destinarli in area non idonee a riceverli e smaltirli rendendo

queste aree delle “discariche a cielo aperto” 16. (P. Menna, 2003)

Le biomasse sono particolarmente interessanti per tutte le

considerazioni fatte fino ad ora, ed in particolare riguardo alla loro

“universalità”. Inoltre il potenziale energetico rappresentato dalle

biomasse è enorme, infatti, sulla terra sono presenti circa 200 miliardi di

tonnellate di biomasse, in termini energetici rappresentano quasi 30.000

16 Il tema dei rifiuti è molto complesso e richiederebbe una trattazione più approfondita, ma

non è questo il contesto più idoneo ad affrontare tale argomentazione. Per un approfondimento sul tema si rimanda a: Giancarlo Santoprete, Fonti di energia rinnovabile, p. 205


32

miliardi di GJ17, cioè pari a tutte le risorse fossili disponibili sulla

superficie terrestre. A questa quantità possiamo poi aggiungere 15

milioni di tonnellate di nuove biomasse che crescono ogni anno, il cui

potenziale energetico è di 2.250 miliardi di GJ.

Naturalmente non tutto può essere sfruttato per fini energetici, dato che

la sua distribuzione particolare sul suolo terrestre ne impedisce un pieno

utilizzo.

Tavola 1.14 - Potenziale tecnico delle biomasse in Europa

Fonte: Biomasse per l’energia Luca Rubini, Concita Cacace, 2004

Ciò che interessa in particolare è il suo potenziale tecnico, rappresentato

dalla parte che può essere realmente sfruttata del potenziale energetico.

Rispetto al valore assoluto sopra citato, si stima che il potenziale tecnico

si aggira attualmente intorno a 150 miliardi di GJ, pari a circa il 6,5% del

potenziale energetico.

17 Gigajoule, equivale a 1.000 Megajoule

CAPITOLO 1

33

Inoltre il potenziale tecnico è influenzato anche da particolari condizioni

economiche e di mercato, come ad esempio il prezzo del petrolio, del gas

e gli strumenti politici adottati (sussidi, etc.).

È evidente che la quota di potenziale tecnico può aumentare o diminuire

in base al confronto con l’andamento del prezzo del petrolio e gas, se

quest’ultimi aumentano anche il potenziale tecnico aumenta in quanto

diventa maggiormente vantaggioso, dal punto di vista economico,

ricorrere a questa fonte di energia. In generale si può affermare che con

l’aumento dei prezzi indiscriminato del petrolio, le biomasse risulteranno

sempre più competitive. (L. Rubini, C. Cacace, 2004)

Le biomasse costituiscono una delle principali fonti energetiche e

la maggiore in assoluto fra quelle rinnovabili. È difficile effettuare

rilevazioni statistiche accurate, poiché la maggior parte degli impianti

sono di piccola e media taglia, ma si valuta che le biomasse

rappresentino il 15% dell’offerta energetica totale mondiale con 55

milioni di TJ/anno (1.230 mtep/anno). Lo sfruttamento delle biomasse

non è però omogeneo. I paesi in via di sviluppo ricavano il 38% di

energia primaria dalle biomasse con 48 milioni di TJ/anno (1.074

mtep/anno), in molti di essi si può arrivare fino al 90% del fabbisogno

totale energetico, ed in alcuni casi addirittura superarlo, come avviene in

Nepal 98%, Etiopia 95% e Tanzania 93%. (www.petrolvilla.it)

Per quanto riguarda i paesi industrializzati le biomasse contribuiscono

per il 3% agli usi energetici primari con 7 milioni di TJ/anno (156

Mtep/anno) quindi con quote marginali rispetto al loro effettivo

potenziale. Negli USA la produzione di energia da biomasse è del 3,2%

rispetto al totale, pari a circa 70 Mtep/anno; mentre se consideriamo

l’Unione Europea questo valore si attesta intorno ai 55,4 Mtep/anno, cioè

il 4,5% dell’energia complessiva. (www.energialab.it)


34

L’utilizzo delle biomasse per la produzione di energia è attualmente

diffuso in Europa soprattutto nei paesi scandinavi, quali Finlandia e

Svezia. La biomassa raccolta nell’Unione Europea ammonta a circa 2,2

miliardi di GJ, la quale viene utilizzata per produrre energia termica (1,7

miliardi di GJ), e per produrre energia elettrica (0,5 miliardi di GJ).

In Italia le biomasse coprono appena il 2% del fabbisogno energetico,

con circa 5,3 mtep/anno prodotti. L’Italia si posiziona al di sotto della

media europea e si pone in una condizione di scarso sviluppo, nonostante

l’elevato potenziale di cui dispone, non inferiore ai 27 mtep/anno.

Oltre a Finlandia e Svezia, anche l’Austria e il Portogallo superano il

10% di energia prodotta da biomassa rispetto al consumo energetico

totale.

Tavola 1.15 - Quota parte delle biomasse rispetto al consumo energetico

totale

Fonte: Biomasse per l’energia Luca Rubini, Concita Cacace, 2004

L’obiettivo di raggiungere entro il 2012 il 12% di energia elettrica

prodotta da fonti di energia rinnovabili, può essere in larga parte coperto

CAPITOLO 1

35

dalle biomasse, visto che si prevede una produzione di energia elettrica

da biomasse di circa 5,8 miliardi di GJ, pari al 10% del fabbisogno

elettrico europeo. (L. Rubini, C. Cacace, 2004)

1.2.4 ENERGIA IDROELETTRICA

L’energia idroelettrica è energia elettrica generata da un flusso di

acqua. Gli impianti idroelettrici sfruttano l’energia potenziale dell’acqua

trasformandola in energia meccanica, la quale attraverso una turbina si

converte in energia elettrica.

Anche l’idroelettrica, come le fonti energetiche viste finora, deriva

indirettamente dall’energia solare. Il sole, infatti, fa evaporare l’acqua

degli oceani che cade sulla terraferma sottoforma di acqua o neve,

acquistando energia potenziale nonché energia cinetica. L’energia è

ottenuta mediante lo sfruttando di una caduta d’acqua da un dislivello,

oppure sfruttando la velocità delle correnti. (www.rinnovabili.it)

L’energia cinetica dell’acqua è stata utilizzata fin dall’antichità in

sostituzione di quella muscolare e animale. Si tratta di una tecnologia

matura e diffusa, che rappresenta la più importante fonte di produzione di

energia elettrica, preceduta solo dal carbone, con una produzione

mondiale che si aggira intorno al 20%, pari a circa 236 MTep, con una

potenza installata di 750.000 MW. L’energia idroelettrica è diffusa

soprattutto nei Paesi in cui vi è abbondanza di corsi d’acqua e di laghi,

come in Canada, negli USA e nella stessa Italia. (www.ansa.it)

L’idroelettrico è considerato una fonte rinnovabile perché utilizza

una fonte naturale e rinnovabile come l’acqua. Le sue caratteristiche le

consentono di produrre energia emettendo pochi gas serra e nessun altro

effluente inquinante o sottoprodotto di scarto nocivo, in quanto l’acqua

durante la produzione di energia non viene né consumata, né inquinata.


36

Anche se, come vedremo nel prossimo capitolo, possiamo dire che pur

essendo rinnovabile, la produzione di energia da fonte idroelettrica non è

immune da impatto ambientale, in quanto la costruzione di impianti

idroelettrici provoca notevoli rischi sociali e ambientali.

Attualmente è impiegata prevalentemente per soddisfare il

fabbisogno elettrico mondiale, soltanto in casi particolari viene sfruttata

l’energia meccanica delle ruote idrauliche, in quanto non è possibile

utilizzarla in questa forma in luoghi diversi da quelli in cui è disponibile.

Questo uso è sicuramente marginale rispetto a quello elettrico, e spesso

non viene neanche preso in considerazione nel calcolo del potenza

installata a livello nazionale e mondiale. (G. Santoprete, 1988)

Tra le rinnovabili è ancora tra quelle maggiormente utilizzate,

soddisfa circa il 6% di energia primaria a livello mondiale, raggiungendo

punte del 27,6% in Sud America, ed anche in Italia continua a rivestire

un ruolo molto importante, garantendo circa il 15% del fabbisogno

energetico nazionale. (Rapporto Energia e Ambiente, 2004)

Per l’Italia costituisce la fonte più importante di produzione di energia

elettrica e le prime centrali risalgono addirittura ai primi del ‘900. È

considerata oramai una tecnologia consolidata, la quale ha consentito di

sviluppare nel tempo un know-how tecnologico avanzato. L’idroelettrico

ha rappresentato per il paese un importante motore di sviluppo

economico, raffigurando fino agli anni ’60 la principale fonte di energia

ed arrivando a toccare punte di poco inferiori al 100% dell’energia

prodotta. Anche per gli altri paesi il ruolo dell’idroelettrico è stato di

primo piano, in particolare in Giappone e Stati Uniti produceva

rispettivamente il 50% e il 18% di elettricità. (P. Menna, 2003)

Il suo ruolo si è col passare del tempo ridimensionato, come si può

notare, infatti, l’andamento della produzione di energia dalla fonte

idroelettrica è rimasta negli anni costante, mentre quello delle altre fonti

CAPITOLO 1

37

ha avuto una crescita continua. Ciò è dovuto in particolare

all’esaurimento dei siti disponibili in cui collocare nuovi impianti ed alle

difficoltà autorizzative, soprattutto nei paesi industrialmente avanzati.

Come possiamo vedere dal grafico (Fig. 1.16), in Italia, a differenza delle

altre fonti di energia rinnovabile, l’idroelettrico ha conosciuto negli

ultimi anni una crescita quasi piatta per ciascuna tipologia di impianto,

sia esso di mini, piccola o grande taglia18.

Fig. 1.16 - Riepilogo storico della produzione di energia rinnovabile italiana.

Fonte: GSE / Terna

L’idroelettrico, pur essendo un’importante fonte rinnovabile,

presenta alcuni rischi ambientali19 da non sottovalutare, che hanno

portato in molti paesi ad esaminare con attenzione ed a frenare i nuovi

progetti impiantistici. Si prevede che gran parte dell’incremento di

18 In termini di potenza installata. 19 Saranno trattati specificatamente nel prossimo capitolo.


38

produzione elettrica si avrà dai nuovi impianti costruiti nei paesi in via di

sviluppo, in particolari in Cina e America Latina, mentre nei paesi

maggiormente industrializzati la situazione sarà simile a quella prevista

per l’Italia, e cioè essenzialmente di stallo. Gli effetti negativi che

potrebbero produrre sull’ecosistema la costruzione di nuove dighe sono

rilevanti, ed anche gli enti finanziari, come la Banca Mondiale, hanno

dovuto ridurre considerevolmente il loro impegno nel finanziare questa

tipologia di progetti. (P. Menna, 2003)

Le potenzialità della fonte idroelettrica rimangono comunque

interessanti, in quanto l’energia potenzialmente ottenibile è ben superiore

rispetto a quella attualmente prodotta, che è pari a circa il 10% del

potenziale stimato. I maggiori potenziali sono presenti soprattutto nei

paesi in via di sviluppo, in particolare nelle Americhe, in Asia, in Africa

ed in Russia; mentre nei paesi maggiormente industrializzati il potenziale

è nettamente inferiore, in quanto lo sfruttamento arriva fino al 70% del

potenziale, ed in Italia è addirittura maggiore. Secondo il rapporto

annuale della BP20 (Statistical review of world energy 2003),

l’idroelettrico potrebbe incrementare potenzialmente la produzione totale

di energia di ben 5 volte rispetto a quella attuale, riuscendo a soddisfare

da solo l’intero fabbisogno di energia elettrica globale. Naturalmente

viste le difficoltà ed i rischi ambientali che potrebbe generare una simile

esplosione dell’utilizzo di energia idroelettrica, derivanti soprattutto dalla

sua produzione, questa situazione appare evidentemente impensabile.

(www.enel.it)

La maggior quota di centrali idroelettriche è posseduta dagli Stati

Uniti, i quali detengono il primato di potenza installata, che è di poco

superiore ai 100 GW. In termini di tonnellate equivalenti di petrolio

(Tep), il primo produttore al mondo è il Nord America con 58 MTep,

20 Beyond Petroleum (www.bp.com)

CAPITOLO 1

39

seguito dall’Europa con 51 MTep e da Asia e America Centro-

Meridionale, rispettivamente con 46 e 45 MTep.

Tabella 1.17 - Principali paesi produttori di energia idroelettrica al mondo, 2006

PAESI PRODUZIONE

2006 IN TWh

VARIAZIONE

% RISPETTO

AL 2005

VALORE DEL 2006

RAPPORTATO AL

TOTALE MONDIALE

CANADA 350,3 -2,3% 11,5%

STATI UNITI 291,2 6,7% 9,6%

AMERICA

SETTENTRIONALE 671,8 1,9% 22,1%

ARGENTINA 42,8 23,0% 1,4%

BRASILE 349,9 3,7% 11,5%

AMERICA

CENTRALE E

MERIDIONALE

653,4 5,3% 21,5%

RUSSIA 175 0,1% 5,8%

NORVEGIA 119,8 -12,3% 3,9%

EUROPA

E EURASIA 815,7 -1,3% 26,8%

CINA 416,7 5,0% 13,7%

ASIA E PACIFICO 789,0 7,5% 25,9%

MONDO 3040,4

Fonte: Beyond Petroleum, BP Statistical Review of World Energy 2007

In riferimento alle ultime statistiche mondiali disponibili dallo

“Statistical Review of World Energy 2007”, nel 2006 la produzione

mondiale di energia idroelettrica è aumentata del 3,2%. Il leader

mondiale nella produzione di energia idroelettrica è la Cina, seguita dal

Canada e dal Brasile (Tab. 1.17).


40

1.2.5 ENERGIA GEOTERMICA

Per energia geotermica si intende quella contenuta all'interno della

terra sotto forma di "calore". Il termine "geotermia" deriva dal greco "gê"

e "thermòs", e letteralmente significa "calore della Terra".

Il calore è una forma di energia che è all’origine di molti fenomeni

geologici di scala planetaria, la sua origine è dovuta a processi fisici che

hanno luogo all’interno del nostro pianeta.

Tale calore è presente in quantità enorme e praticamente inesauribile,

tuttavia, per “energia geotermica” intendiamo in particolare quella parte

del calore terrestre, che può, o potrebbe essere, estratta e sfruttata

dall’uomo. (M. H. Dickson, M. Fanelli, 2004)

L’energia geotermica è considerata una fonte di energia

rinnovabile in quanto viene generata per mezzo di fonti geologiche di

calore.

Questa fonte di energia rinnovabile, rispetto a quelle esaminate finora,

non deriva né direttamente né indirettamente dall’energia solare. Infatti,

a differenza dell’energia che proviene dal sole, dalla quale dipendono le

variazioni termiche superficiali del pianeta, l’energia geotermica, è

costituita dal calore contenuto all’interno della terra. (G. Santoprete,

1988)

L’energia presente nella Terra è dipendente dal calore stesso che questa

produce al suo interno, il quale è crescente all’aumentare della

profondità. Man mano che si scende in profondità nella crosta terrestre, il

calore aumenta proporzionalmente e di conseguenza aumenta anche

l’energia termica contenuta al suo interno.

CAPITOLO 1

41

Figura 1.18 - Schema della struttura interna della Terra: crosta,

mantello e nucleo. A destra in alto, un dettaglio della crosta e della parte

superiore del mantello.

Fonte: M. H. Dickson, M. Fanelli, 2004, p. 58

Lo strumento che dà la misura dell’aumento di temperatura con la

profondità è il gradiente geotermico21.

L’incremento è in media di 3°C ogni 100 m di profondità, ossia 30°C

ogni km; di conseguenza, se la temperatura nei primi metri sotto la

21 Rappresenta la variazione di temperatura all'incremento della profondità entro la crosta

terrestre, questo parametro viene generalmente indicato col valore dell' aumento della temperatura in gradi °C ogni 100 metri di profondità.


42

superficie è 15°C, che corrisponde con buona approssimazione alla

temperatura media annua dell’aria esterna, si può prevedere che a 2 km

di profondità la temperatura sia 65°-75°C, a 3 km 90°-105°C e così via.

Seguendo questa logica, l’energia termica contenuta entro i primi 5 km è

dell’ordine di 4,1019 kWh, cioè pari a circa 500.000 volte gli attuali

fabbisogni mondiali. (M. H. Dickson, M. Fanelli, 2004)

L’energia termica della Terra è quindi enorme, ma soltanto una parte di

essa può essere sfruttata, in quanto si tratta di energia dispersa, raramente

concentrata, che ha però il vantaggio di essere costante nel tempo, e

quindi di non subire le fluttuazioni giornaliere e/o stagionale che

caratterizzano quasi tutte le fonti di derivazione solare, ad eccezione

delle biomasse. (G. Santoprete, 1988)

Per utilizzare questa energia è necessario trasportare il calore in

superficie. A tale scopo viene utilizzato un vettore, detto anche fluido,

che può essere già presente in natura, come ad esempio le falde d’acqua

sotterranee, oppure immesso artificialmente nel sottosuolo.

L’intensità dell’energia geotermica è generalmente bassa, ma se

consideriamo le aree confinanti delle tettoniche, allora l’intensità è

notevole. Ciò è dovuto in particolare al fatto che in queste zone il valore

del gradiente geotermico può essere anche notevolmente superiore a

quello medio, fino a dieci volte, e difatti proprio in queste aree si

denotano maggiormente attività vulcaniche e terremoti. (M. H. Dickson,

M. Fanelli, 2004)

CAPITOLO 1

43

Figura 1.19 - Zolle crostali, dorsali, fosse oceaniche, zone di subduzione

e campi geotermici.

Fonte: M. H. Dickson, M. Fanelli, 2004, p. 67

In queste zone “calde” l’energia può essere più convenientemente

recuperata mediante la geotermia rispetto ad altre zone in cui il calore

estraibile è decisamente più basso. Proprio per questo i Paesi che

sfruttano maggiormente l’energia geotermica sono quelli che si trovano

lungo la zona limitrofa alla cosiddetta «cintura del fuoco», la quale

corrisponde alla vasta regione vulcanica che accerchia l’oceano Pacifico.

(P. Menna, 2003)

Questi Paesi, come possiamo vedere dalla Tabella 1.20, sono gli Stati

Uniti (con circa 2.900 MW installati), le Filippine (1.900 MW), il

Messico (950 MW), l’Indonesia (800MW) e il Giappone (550 MW)22.

22 Dati aggiornati al 2006


44

Tabella 1.20 - Potenza geotermica installata nel mondo

Energia geotermicaCapacità cumulativa di potenza geotermica installata *

Change 20062006 over share

1990 1995 2000 2003 2004 2005 2006 2005 of totalArgentina 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 – ♦

Austria – – – 1,3 1,2 1,2 1,2 – ♦

Australia 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 – ♦

China 31,1 32,1 32,1 32,1 32,1 32,1 32,1 – 0,3%Costa Rica – 55,0 142,5 162,5 162,5 162,5162,5 – 1,7%El Salvador 95,0 105,0 161,0 161,0 151,2 151,2204,0 34,9% 2,1%Ethiopia – – 7,3 7,3 7,3 7,3 7,3 – 0,1%France (Guadeloupe) 4,2 4,2 4,2 4,2 14,7 14,714,7 – 0,2%Germany – – – 0,2 0,2 0,2 0,2 – ♦

Guatemala – – 33,4 33,4 33,6 49,5 49,5 – 0,5%Iceland 44,6 50,0 170,0 200,0 202,0 232,0422,0 81,9% 4,4%Indonesia 144,8 309,8 589,5 807,0 807,0 807,0807,0 – 8,4%Italy 545,0 631,7 785,0 790,5 790,5 790,5810,5 2,5% 8,5%Japan 214,6 413,7 535,3 535,3 535,3 535,3537,3 0,4% 5,6%Kenya 45,0 45,0 45,0 121,0 127,0 127,0127,0 – 1,3%Mexico 700,0 753,0 755,0 953,0 953,0 953,0953,0 – 9,9%New Zealand 283,2 286,0 437,0 435,0 437,0 490,0490,0 – 5,1%Nicaragua 35,0 70,0 70,0 77,5 77,5 77,5 77,5 – 0,8%Papua New Guinea – – – 5,5 5,5 5,5 5,5 – 0,1%Philippines 891,0 1227,0 1909,0 1930,9 1930,9 1930,91930,9 – 20,1%Portugal (The Azores) 3,0 5,0 16,0 16,0 16,0 16,016,0 – 0,2%Russia (Kamchatka) 11,0 11,0 23,0 73,0 79,0 79,079,0 – 0,8%Thailand 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 – ♦

Turkey 20,6 20,4 20,4 20,4 20,4 20,4 24,7 21,1% 0,3%USA 2774,6 2816,7 2228,0 2020,0 2534,0 2828,32830,7 0,1% 29,5%TOTAL WORLD 5843,9 6836,8 7964,9 8388,3 8919,1 9312,3 9583,8 2,9% 100,0%

* End of year.♦ Less than 0.05%. Note: Because of rounding, some totals may not agree exactly with the sum of the component parts.

Megawatts

Fonte: International Geothermal Association, conference papers presented at various

IGA workshops and congresses

L’unico Paese che ha una notevole potenza installata e si trova al di fuori

della più grande regione vulcanica è l’Italia. Essa è situata nell’area del

Mediterraneo, che corrisponde a un’area ad elevata attività tettonica e

vulcanica, e proprio per questo è considerata una zona ad alto flusso di

calore.

CAPITOLO 1

45

La sua potenza installata è superiore a 800 MW e produce circa

l’8,5% dell’intera elettricità prodotta a livello mondiale da fonte

geotermica.

Da questa fonte l’Italia è leader nella produzione di energia elettrica a

livello europeo, ed anche a livello mondiale ricopre un ruolo di primo

piano (da non dimenticare che uno tra i primi impianti per produrre

elettricità dall’energia contenuta nel vapore geotermico è stato fatto

proprio in Italia, a Larderello nel 1904). La produzione di energia

elettrica dalla geotermia in Italia è fortemente concentrata soprattutto in

Toscana, ed in particolare nelle zone di Pisa, Siena e Grosseto. (P.

Menna, 2003)

Dalla tabella salta subito all’occhio un dato interessante,

riguardante la situazione particolare di un Paese, l’Islanda, che ha una

forte dipendenza energetica dalla fonte geotermica. Essa ha avuto nel

2006 una crescita della potenza installata superiore all’80% rispetto

all’anno precedente.

La geotermia rappresenta per questa isola del nord Atlantico una grande

fonte di approvvigionamento energetico, che si basa tutta sul naturale

equilibrio tra l’acqua calda in profondità e le bassissime temperature

dell’atmosfera esterna.


46

Grafico 1.2 - Distribuzione percentuale delle diverse fonti di energia rispetto a quella totale nel mondo

Fonte: IEA, renewables in global Energy supply, 2004

La fonte geotermica rappresenta una delle principali fonti di

energia rinnovabile. Nonostante le difficoltà legate alla scoperta di nuovi

siti, ed alle profondità sempre maggiori che questi richiedono per

sfruttare l’energia derivante dal calore interno alla Terra, questa fonte

presenta ancora una grande disponibilità energetica, e come possiamo

vedere anche dal grafico seguente, è ancora una delle principali fonti

rinnovabili di energia primaria.

Sebbene lo sfruttamento dell’energia geotermica risalga a periodi remoti

della storia dell’uomo, è comunque difficile riuscire a stimare l’entità di

risorse e riserve attuali, in particolare perché le risorse che attualmente

sono considerate non economicamente sfruttabili industrialmente,

potrebbero esserlo in un futuro prossimo con tecnologie nuove ed

innovative rispetto allo stato dell’arte attuale.

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